Tepelná izolace a fázový posun: Ptáme se odborníků, jak zabránit přehřívání dřevostaveb

Dana D. Daňková | Pondělí, 19. srpen 2019 |

Že se mění globální klimatická situace, je z dosavadního vývoje počasí více než zřejmé. Lze odhadovat, že budou častější kratší a mírnější zimy, a naopak delší teplá období s vyšším počtem nejen takzvaných tropických dnů, ale i nocí. Většina lidí má sice raději léto než zimu, ale únavná dlouhotrvající vedra po čase vysílí každého. Snaha eliminovat teplotní výkyvy se logicky promítá největší měrou do kvality bydlení. Co to znamená pro dřevostavby?

Pokud jde o zamezení přehřívání interiéru v teplých obdobích roku, vstupuje do hry více činitelů. Klima v dřevostavbách je výrazně ovlivněno solárními tepelnými zisky a kromě dalších faktorů ho lze zásadně měnit třemi způsoby:

• tepelnými a akumulačními vlastnostmi objektu,
• stíněním a
• větráním.

Tepelněizolační a akumulační schopnosti dřevostavby

Tepelněizolační a akumulační schopnosti budovy je třeba řešit již v jejím návrhu. Ovlivňují jednak únik tepla z budovy v zimním období z interiéru s vyšší teplotou do exteriéru s teplotou nižší, a dále izolační parametry v teplých obdobích roku, kdy je především v horkých dnech žádoucí snížit průnik tepla z exteriéru do interiéru.

Tepelněizolační materiály

Z hlediska minimalizace tepelných ztrát je při výběru tepelné izolace primárně důležitý součinitel tepelné vodivosti λ a také celková tloušťka vrstvy v konstrukci.

Obr.: Ekologická sanační deska Steico Special Dry pro dodatečnou izolaci krovu nad krokvemi. Funguje jako tepelná izolace, protivětrná zábrana, pojistná hydroizolace a optimální protihluková ochrana. Je vynikající obranou proti horku v létě. Tepelná vodivost 0,041 W/mK. Foto: Steico

Význam fázového posunu

Fasáda domu a střešní krytina jsou ohřívány sluncem. Teplota těchto povrchů se zvyšuje po dobu osvitu, poté klesá. Důležité je, že ne všechny plochy na domě se ohřívají stejně – na střechu svítí slunce dlouho skoro kolmo, na stěny po kratší dobu a pod ostrým úhlem.

Prostory pod střechou jsou tedy vyhřívány rychleji než místnosti s obvodovými stěnami. Změna teploty zmíněných ploch je různá, platí však její směr od vnější plochy konstrukce do interiéru.

Také není zásadní, jak rychle proniknou vysoké teploty z exteriéru dovnitř budovy, ale za jak dlouho jsou tam patrné.

Doba, která uplyne, než se izolantem naakumulovaná nejvyšší exteriérová teplota projeví v interiéru, se nazývá - fázový posun teplotního kmitu.

V případě tepelněizolačních materiálů platí, že čím vyšší mají objemovou hmotnost a měrnou tepelnou kapacitu, tím delší je fázový posun. Ovšem ne vždy bychom měli usilovat o co nejdelší interval fázového posunu.

Přehřívání konstrukce vlivem vysokých vnějších teplot zcela zabránit nelze, je však možné zpomalit průchod tepla tak, aby se nejvyšší venkovní teplota projevila v interiéru až v době, kdy je možné jej ochladit větráním. Vzhledem k tomu, že rozdíly teplot ve dne a v noci jsou zatím stále výrazné, lze díky této skutečnosti významně zlepšit vnitřní klima v domě či bytě.

Stínění a větrání dřevostavby

Kromě výše zmíněného je klima v interiéru možné velmi výrazně zlepšit také použitým stíněním – od speciálních blackoutových textilií po vnější žaluzie, ovlivňuje ho též akumulace tepla dané stavby a noční větrání.

Vliv jednotlivých složek zjišťovala studie společnosti EMPA (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology), jejíž výsledky uvádějí použité grafy a diagramy.

Obr.: Vliv zastínění - Intenzita zastínění zde ovlivňovala teplotu v interiéru až o 3 °C. Zdroj: EMPA

Obr.: Vliv nočního větrání - Intenzita větrání významně ovlivňuje teplotu v interiéru, v tomto případě během noci až o 4,5 °C. Zdroj: EMPA

Otázky pro odborníka

Ing. Ladislav Kubů
specialista MTA

Při výběru tepelněizolačního materiálu hledíme především na součinitel tepelné vodivosti. Stále převažuje názor, že dřevostavby nemají ideální akumulační vlastnosti...

Mýtus o nízké akumulaci tepla v dřevostavbách již dávno padl. Nyní máme k dispozici tepelné izolace na bázi dřeva, ať již ve foukaném stavu (STEICO zell, floc), v měkkých matracích (STEICO flex) nebo jako takzvané „tvrdé" oplášťovací desky s perem a drážkou pro stěnové či střešní konstrukce.

Tyto materiály na bázi dřeva mají nejen velmi nízké součinitele tepelné vodivosti (0,036–0,048 W/mK) při vysokých objemových hmotnostech, ale v porovnání s běžnými tepelnými izolacemi téměř třikrát větší tepelnou akumulaci, výborné difuzní vlastnosti, výraznou schopnost regulace vlhkosti a zajímavé akustické parametry.

Nejen, že velmi příznivě chrání konstrukce – ať již dřevostaveb či zděných objektů proti letnímu přehřívání, ale i v zimním období dokážou svými parametry tepelné akumulace mnohem déle udržet teplo uvnitř budov.

Bohužel nejen běžný spotřebitel, ale i část odborné veřejnosti dosud nepracují s dalšími velmi důležitými vlastnostmi izolačních materiálů – tepelnou kapacitou, fázovým posunem, objemovou hmotností a sorpcí pro zvýšení tepelné pohody a prostředí v interiérech.

Jak lze konkrétně ovlivnit teplotu v místnosti určitým typem tepelné izolace?

Pro ovlivnění teploty v interiéru existuje v současné době poměrně dost prostředků – vytápění, chlazení, klimatizace, rekuperace nebo jejich kombinace.

Z našeho pohledu doporučujeme především již v rámci projektu a hrubé stavby využít kvalitních tepelných izolací na bázi dřeva a jejich dostatečné tloušťky v konstrukci, a prostřednictvím výborných vlastností těchto materiálů podstatně eliminovat jak dodatečné vytápění, tak chlazení objektů v jednotlivých ročních obdobích.

Zatím vyšší náklady na pořízení takových izolací se velice brzy vyrovnají a následně podstatně uspoří nutné dodatečné zvýšené náklady na vytápění nebo chlazení objektu.

Obr.: Sádrovláknité desky fermacell (vlevo) mají díky své vysoké objemové hmotnosti a materiálovému složení vynikající vlastnosti z hlediska akumulace tepla a ochrany dřevostavby před přehříváním. Desky se skládají z 80 % ze sádry a z 20 % z papírových vláken. Objemová hmotnost je 1250 kg/m³. Foto: Fermacell

Otázky pro odborníka

Ing. Karel Sedláček, Ph.D.
vedoucí oddělení materiálově-technické podpory ISOVER

Jaké parametry kromě součinitele tepelné vodivosti ovlivňují tepelné klima v prostoru?

Záleží na úhlu pohledu, z hlediska tepelné izolace je tepelná vodivost asi klíčovým faktorem, dalším je pak samozřejmě tloušťka izolace.

Pokud na stavbu hledíme jako na celek, záleží i na použitém stavebním materiálu – zda je o dřevostavbu, či zděný dům. V tomto případě mohou hrát roli i objemová hmotnost jednotlivých výrobků, jejich tepelná kapacita, u produktů na vnějším či vnitřním líci i barva či emisivita a podobně.

Jaký interval fázového posunu je optimální pro zajištění tepelné stability či alespoň pobytově příjemného prostředí v interiéru?

Toto nelze zcela jednoznačně říci, většinový názor je posun co nejvyšší, ideálně cca 12 hodin. Nicméně pokud bude nejvyšší vnější teplota dejme tomu v 15:00, promítne se v interiéru se zpožděním 12 hodin, a tedy ve 3:00 ráno, což ovšem asi není ideální doba, kdy bychom na spaní chtěli mít největší horko.

Samozřejmě výkyv z 20 na 22 °C zřejmě nikomu vadit nebude, ale výkyv z 25 °C na 28 °C již nemusí být žádoucí. Naopak fázový posun například jen o pět hodin sice zvedne teplotu strměji – maximální teplota z 15:00 se v interiéru projeví již ve 20:00, a to ještě vyšší teplotou, například z 25 °C na 30 °C, nicméně v 22:00 už klesne třeba k 27 °C a bude klesat dále.

Takže pokud jde o délku intervalu fázového posunu, opravdu záleží na tom, kdy kdo chodí spát, jaký má svůj individuální režim a co preferuje.

Je pro eliminaci přehřívání konstrukce v dřevostavbách důležitý konkrétní typ tepelněizolačního materiálu (při stejné hodnotě součinitele tepelné vodivosti λ a tloušťky vrstvy)?

Záleží na celkové akumulaci stavby jako celku a cíli, kterého chceme dosáhnout. V závislosti na situaci nám totiž může nějaký materiál pomoci a jindy stejný materiál naopak uškodit. Například produkty s vyšší tepelnou kapacitou mohou prodloužit teplotní spád, ale to může či nemusí být výhodné, jak jsem již výše zmiňoval.

Při uvažování o zvoleném typu tepelněizolačního materiálu se kromě součinitele tepelné vodivosti soustřeďujeme také na hodnotu objemové hmotnosti a měrné tepelné kapacity daného materiálu.

Je však třeba mít na paměti, že kromě tepelněizolačního materiálu je při výpočtu nutné brát v úvahu i působení dalších materiálů ve skladbě konstrukce – obkladové desky v interiéru, druh fasády, střešní krytinu a podobně.

Obr.: Speciální samolepicí spojovací páska Isover Vario® XtraPatch funguje na systému suchého zipu – jednotlivé díly spojovací pásky 2 × 6 cm se lepí na vzdálenost 40 cm. Usnadňuje manipulaci, a tedy šetří čas. Zdroj: Isover

Obr.: Vliv typu tepelné izolace - Byla použita skelná vlna, kamenná vlna, celulóza, měkké a tvrdé dřevovlákno, ale jak ukazuje výsledný graf, typ použité tepelné izolace překvapivě neměl na vnitřní teplotu zásadní vliv, teplota v interiéru se lišila maximálně o 1 °C. Je tedy důležité objekt zaizolovat, druh izolace nehraje dle studie zásadní roli. Zdroj: EMPA

Obr.: Shrnutí vlivů majících dopad na fázový posun teplotního kmitu testovaných modelů dřevostaveb. Je zřejmé, že mezi tři hlavní faktory patří stínění, tepelná akumulace celé stavby a intenzita nočního větrání. Vlastní typ použité tepelné izolace má také vliv, ale v celkovém porovnání jen 1 % oproti jiným činitelům. Zdroj: EMPA

Redakčně upraveno pro web.

Kam dál?

Dřevo má budoucnost – i v zateplování

 

---

Když se řekne součinitel prostupu tepla

 

---

Jak úsporné se staví domy v okolních zemích?

 

Autor článku Ing. Dana D. Daňková

Ráda přicházím věcem na kloub, z čehož mé okolí někdy ztrácí nervy :-), a ráda se učím, v životě i v práci potřebuji tvořivost. Zajímá mne architektura, stavební technologie a funkční design

Nejnovější články autora